浅谈水下机器人检测技术应用分析

浅谈 水下机器人检测技术应 用分析

和喜凤

南水北调中线干线工程建设管理局河北分局，河北 石家庄， 050000

摘要:随着我国科学技术水平的不断提升，在资源利用的过程中，其利用率也在逐渐的增高，尤其是水资源因为其存储的数量相对较多，所以受到了更多的重视，在南水北调中线干线工程修建过程中，明渠、渡槽、箱涵、倒虹吸等作为南水北调渠道建筑物的重要组成部分，保证其水下安全，对其进行及时的检测具有非常重要的作用及意义。目前科学技术水平不断提升，水下机器人已经广泛应用在检测过程中，利用水下机器人既能够提高检测水平，又能够对渠道水生态信息进行相应的采集。基于此，本文通过分析水下机器人检测技术的具体应用，探究渠道水生态信息视觉采集的基本原理。

关键词:水下机器人；检测技术；应用；生态信息采集

引言:为了能够有效提升水下检测力度，并且探究其是否发生了事故，设计的一种水下机器人，主要通过水下的图像采集以及上位机的信号传输系统组成的水下机器人，能够对明渠、渡槽、箱涵、倒虹吸等进行裂缝、渗漏、塌陷等的检测，进而保证避免渠道及建筑物出现过多的问题，影响资源利用率及工程安全。

1、水下机器人检测技术应用分析

1.1、水下机器人检测技术应用作用

由于目前我国人口逐渐增加，所以对于一些天然资源的消耗量也在逐渐加大，为了满足人们越来越高的资源消耗需求，各个国家都已经把研究的方向投入到了水资源中，因为水资源具有较大的价值，所以针对地下地上水资源进行研究，具有非常重要的意义和作用。目前，南水北调中线干线工程水资源运输的主要方式是利用人工修筑的明渠、渡槽、箱涵、倒虹吸、泵站等渠道及建筑物实现的，因渠道及建筑物在运行过程中常年处于渠道液体中，所以经常会造成一定的冲刷剖蚀，并且类似管道中的液体周围其压力也会产生相应的变化，所以，渠道及建筑物受外界环境影响较大，因此经常会出现裂缝、渗漏、塌陷等问题，一旦问题出现，不仅会影响资源的使用，还会对整个水资源环境造成严重的污染，所以避免事故的发生是当前各个国家的主要研究动向。

因为针对渠道、建筑物进行检测具有一定的危险性，如果只使用人工的方式进行检测，存在一定的局限性，可能会危害到工作人员的人身安全，所以研究水下机器人对其进行检测，具有重要的意义和作用。

1.2、水下机器人的发展方向分析

目前随着我国科学技术水平的不断提升，对于一些机械设备的设计水平也在逐渐增加，尤其水下机器人对渠道及建筑物进行检测具有非常重要的意义和作用，所以，在水下机器人的研究过程中，个人认为其发展的方向主要有以下几个：

首先是因为负责水资源运输的渠道路线相对较长，所以必须要保证水下机器人能够有足够的能量，可以进行远航操作，并且保证能够对更长距离的渠道及建筑物进行检测，同时还要具有一定的抗压能力，可以更快速的潜入到更深处的渠道中。所以必须对水下机器人的能源供给种类及方式进行相应的探究。

其次是要尽量缩小水下机器人的体积，如果体积过大则会导致水对其的压强也相对增加，因此减小水下机器人的体积，并且让水下机器人能够更加小巧灵活，可以有效降低水体对机器人的阻力，进而保证机器人在后期隐身及突击能力方面都有所提升。

然后是因为目前水下机器人针对类似渠道、管道的检测应用越来越广泛，所以，水下机器人不仅会对渠道水生态信息进行相应的检测，还会对管道的整体运行情况及外界的运行质量进行检测，所以越来越复杂的任务，必须要求水下机器人在设计的过程中能够完成多项任务，并且提高相应的执行效率，同时因为水下机器人具有一定的通讯功能，还应该保证在检测的过程中可以提高通讯的稳定性。

最后是智能化发展是当前水下机器人应用的主要发展方向，因为现阶段水资源水下生态环境越来越复杂，所以水下机器人必须要不断朝着智能化的方向发展，保证即使不对信号进行处理，也能够通过自身的智能化技术，将渠道、管道进行合理的修复。

1.3、水下机器人设计方案分析

要想保证能够通过水下机器人对渠道及建筑物进行相应的检测，首先要明确水下机器人的具体设计方案，目前水下管道(箱涵、倒虹吸等)巡查的机器人，一般是沿着管道进行移动，从而获取视频信息，然后针对视频信息中的图像进行分析，判断其是否出现了事故，所以，首先必须要保证机器人能够具有一定的移动功能，因此需要设计驱动模块。目前在动力来源上进行区分，水下机器人主要分为主动型和被动型，保证机器人能够进行自主的移动是当前管道检测技术应用的基本要求，此类机器人主要通过风能或者自身所带的动能进行移动。

然后是水下机器人在进行巡查的过程中，还需要对管道的外表面进行视频拍摄和图像拍摄，在拍摄的过程中因为是水下作业，所以可能会受到很多水下水资源生物的干扰，因此必须要保证能够对机器人的外形进行相应的控制和设计，尽量保证水下机器人能够进行仿生鱼式的机械结构设计。

然后是需要将拍摄的视频信息和图像信息传输到上位机中，因此必须要保证机器人在作业时能够具有更高效的信息传达功能和通讯交流功能，所以这就需要人机交互系统在设计的过程中具备一定的稳定性和安全性。人机交互系统是保证水下机器人完成信息传输及信息处理的重要系统，其主要组成结构有上位机程序，核心的控制器以及传感器等，其中控制器可以将机器人中传感器所获得的所有信息传输到上位机中进行相应的处理。并且人类也可以通过上位机中的相关操作程序，将指令传达给控制器，然后控制器再转化为传感器及机器人能够采集的信号完成相应的任务，所以无论是机器人完成任务还是机器人传达信息，都必须要保证能够及时的对信息进行传输和整理，因此这就需要使通讯信号，长时间连续连接。

最后是还必须要保证机器人获取的图片声音或者视频信息的能够传输到上位机程序中转化为人们可以直接获取的外界信息，因此这就需要机器人在获取信息的过程中能够更加清晰，所以必须要事先感知水下的具体环境，并且在选择和搭载摄像头的过程中，保证其能够进行水下图像的获取，其中压力传感器还可以保证，摄像头能够更加清晰的获取到相应的水下信息，温度传感器可以明确水资源管道周围的温度，进而保证机器人在进行信息获取的过程中可以更加顺利。

2、长距离水下检测机器人研究分析

由于南水北调工程不仅能够解决我国国民的水资源应用问题，还能够通过相应科学技术的使用，提高水资源的利用率，进而保障在一定程度上提高我国国民的生活水平。而长距离水下检测机器人在针对南水北调工程开展的检测过程中，作为新式的器械起到了非常重要的作用，利用长距离水下检测机器人不仅能够对南水北调工程中的水资源流动情况进行相应的检测，还能够提高南水北调工程的安全水平。

目前所研究和使用的长距离水下检测机器人的外观呈鹅黄色，其具有的摄像头为高清摄像头，并且能够利用声纳装备，穿透具有阻碍的物体。同时长距离水下检测机器人所具有的机械臂相对较为灵活，不仅可以自由的抓取任意一个想要抓取的物品还能够利用推进器提供抓取所使用的动力，利用轻便的机械臂能够完成俯仰操作和翻滚操作，进而保证在南水北调工程的建设过程中，可以将水下的所有情况进行实时的汇报。

除了其外观以及所具有的硬件设备具有相对高超的水平以外，在实际应用过程中其智能性也相对较高，在长距离水下机器人的使用过程中，具备一个主要的显示屏，能够将所有的影像清晰的展现出来，进而保证可以将水下的所有情况进行全方面的记录和展示，利用雷达声纳系统，还可以对水下更加深层次的水质及水流情况进行探索，进而保障为后期南水北调工程的管理提供更加丰富的基础数据。利用长距离水下机器人的高超实力，不仅能够保证在渠道的相应生态信息采集的过程中可以更加顺利，还有效的提高了南水北调工程中所有检查的工作效率，进而保障在南水北调工程运行过程中其安全的保障系统具有更高的水平。

结束语

综上所述，利用水下机器人对渠道的相应生态信息进行采集处理具有非常重要的意义和作用，所以必须要保证能够对其进行开发和设计，并且提高检测技术的应用效果，使渠道生态信息的采集水平得到提升。

参考文献：

[1]李雪. 水下机器人检测技术应用和渠道水生态信息视觉采集研究[D].南昌大学,2019.

[2]李雪, 杨大勇, 刘家毅,等. 水下管道巡查机器人控制系统的设计[J]. 测控技术, 2019, 038(008):15-20.

[3]朱 俊．水下机器人在海上建筑物工程中的应用探讨[J]．建筑工程技术与设计,2018,(018):5336-5337,5338